[发明专利]一种双层复合隔膜电池及其补锂方法

权利要求书

1.一种双层复合隔膜电池，包括壳体，位于壳体内部的正极、负极和电解液，其特征在于，在所述正极和负极之间设置有双层复合隔膜，所述双层复合隔膜使所述正极和负极绝缘隔离；所述双层复合隔膜包括第一隔膜、第二隔膜和活性锂层，所述活性锂层介于所述第一隔膜和第二隔膜之间；还包括正极极耳、负极极耳和补锂极耳，所述正极极耳、负极极耳和补锂极耳的一端分别与所述正极、负极和活性锂层导电连接，所述正极极耳、负极极耳和补锂极耳的另一端均伸出所述壳体外或者所述正极极耳和负极极耳的另一端伸出所述壳体外，所述补锂极耳的另一端与所述正极极耳或负极极耳在所述壳体内部连接；

在所述第一隔膜与所述活性锂层和/或在所述第二隔膜与所述活性锂层之间设置有导电涂层，所述导电涂层与所述活性锂层接触，所述补锂极耳与所述导电涂层接触连接。

2.根据权利要求1所述的双层复合隔膜电池，其特征在于，所述补锂极耳直接与所述活性锂层接触连接。

3.根据权利要求1所述的双层复合隔膜电池，其特征在于，所述导电涂层含有电子导体，所述电子导体为碳黑、柯琴碳、乙炔黑、Super P、石墨、石墨烯、氧化石墨烯、COF、MOF、单壁或者多壁碳纳米管、铜粉、铝粉、镍、钴、钛、铁、二氧化钌和二氧化钼中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的双层复合隔膜电池，其特征在于，所述第一隔膜的厚度为5-30μm；所述第二隔膜的厚度为0.1-12μm；所述第一隔膜和第二隔膜的基材为聚丙烯、聚乙烯、环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚芳纶、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚硫酸酯和纤维素中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的双层复合隔膜电池，其特征在于，所述活性锂层为锂金属或者锂与铝、硅、锗、锡和碳中的一种或多种的合金或者混合物；所述活性锂层的形状为带状、条状、环状或点状中任一种；所述活性锂层的厚度为0.1-500μm。

6.根据权利要求1所述的双层复合隔膜电池，其特征在于，所述补锂极耳为导电碳、铜箔、铝箔、不锈钢、镍箔、铜镀镍箔和导电胶中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的双层复合隔膜电池，其特征在于，所述第一隔膜和/或第二隔膜在未涂覆所述导电涂层的一侧涂覆有第二涂层，所述第二涂层包括Al₂O₃、MgO、ZnO、勃姆石或锂离子导体材料中任一种或多种。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述双层复合隔膜电池的补锂方法，其特征在于，将正极、双层复合隔膜、负极依次层叠设置组装成干电芯，将正极极耳、负极极耳和补锂极耳的一端分别与所述正极、负极和所述双层复合隔膜中的活性锂层导电连接，所述正极极耳、负极极耳和补锂极耳的另一端均伸出所述壳体外或者只将所述正极极耳和负极极耳的另一端伸出所述壳体外，将所述补锂极耳的另一端与所述正极极耳或负极极耳在所述壳体内部连接，其中在每个双层复合隔膜中均放置与活性锂层连接的补锂极耳或者只在干电芯中最外侧的双层复合隔膜中放置补锂极耳；将电解液注入干电芯内部，连通正极、负极和活性锂层，通过补锂极耳与负极极耳或者正极极耳的连接；将活性锂层中的锂嵌入到正极或负极中，完成补锂。

9.根据权利要求8所述的补锂方法，其特征在于，将电解液注入干电芯内部后，电解液浸入正负极之间，在电池内部形成通路；在首次化成前或者首次化成后或者循环过程中，可在电池外部调控所述补锂极耳与负极极耳或者正极极耳之间的电流，完成补锂。

10.根据权利要求9所述的补锂方法，其特征在于，所述补锂的容量为全电池容量的1％～99％。

11.根据权利要求9所述的补锂方法，其特征在于，在完成补锂后，所述活性锂层将消失或减少，使锂离子在正负极间传导不受影响。

12.根据权利要求10所述的补锂方法，其特征在于，该方法可用于钠离子电池、镁离子电池、锌离子电池和铝离子电池中任一种进行相应离子的补充。